江苏省昆山震川高级中学高三物理 电磁感应中的力学问题复习学案.doc

江苏省昆山震川高级中学高三物理复习学案：电磁感应中的力学问题导学目标 1.会分析计算电磁感应中的安培力参与的导体的运动及平衡问题. 典例剖析【例1】 如图5甲所示，两根足够长的直金属导轨mn、pq平行放置在倾角为的绝缘斜面上，两导轨间距为l.m、p两点间接有阻值为r的电阻一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直整套装置处于磁感应强度为b的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下导轨和金属杆的电阻可忽略让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦(1)由b向a方向看到的装置如图乙所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图(2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小(3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值跟踪训练1如图所示是磁悬浮列车运行原理模型两根平行直导轨间距为l，磁场磁感应强度b1b2，方向相反，并且以速度v同时沿直导轨向右匀速运动导轨上金属框边长为l，电阻为r，运动时受到的阻力为ff，则金属框运动的最大速度表达式为()avm bvmcvm dvm例2如图所示，空间存在竖直向上、磁感应强度b1 t的匀强磁场，ab、cd是相互平行间距l1 m的长直导轨，它们处在同一水平面内，左边通过金属杆ac相连质量m1 kg的导体棒mn水平放置在导轨上，已知mn与ac的总电阻r0.2 ，其他电阻不计导体棒mn通过不可伸长的细线经光滑定滑轮与质量也为m的重物相连，现将重物由静止状态释放后与导体棒mn一起运动，并始终保持导体棒与导轨接触良好已知导体棒与导轨间的动摩擦因数0.5，其他摩擦不计，导轨足够长，重物离地面足够高，重力加速度g取10 m/s2.(1)请定性说明：导体棒mn在达到匀速运动前，速度和加速度是如何变化的？达到匀速运动时mn受到的哪些力的合力为零？并定性画出棒从静止至匀速运动的过程中所受的安培力大小随时间变化的图象(不需说明理由及计算达到匀速运动的时间)；(2)若已知重物下降高度h2 m时，导体棒恰好开始做匀速运动，在此过程中ac边产生的焦耳热q3 j，求导体棒mn的电阻值r.跟踪训练2如图所示，电阻为r，其他电阻均可忽略，ef是一电阻可不计的水平放置的导体棒，质量为m，棒的两端分别与ab、cd保持良好接触，又能沿框架无摩擦下滑，整个装置放在与框架垂直的匀强磁场中，当导体棒ef从静止下滑一段时间后闭合开关s，则s闭合后 ()a导体棒ef的加速度可能大于g b导体棒ef的加速度一定小于gc导体棒ef最终速度随s闭合时刻的不同而不同 d导体棒ef的机械能与回路内产生的电能之和一定守恒例3、如图1所示，间距l0.3 m的平行金属导轨a1b1c1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内在水平面a1b1b2a2区域内和倾角37的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度b10.4 t、方向竖直向上和b21 t、方向垂直于斜面向上的匀强磁场电阻r0.3 、质量m10.1 kg、长为l的相同导体杆k、s、q分别放置在导轨上，s杆的两端固定在b1、b2点，k、q杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好一端系于k杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质定滑轮自然下垂，绳上穿有质量m20.05 kg的小环已知小环以a6 m/s2的加速度沿绳下滑，k杆保持静止，q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力f作用下匀速运动不计导轨电阻和滑轮摩擦，绳不可伸长取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.求：(1)小环所受摩擦力的大小；(2)q杆所受拉力的瞬时功率跟踪训练3如图6所示，两根足够长的光滑直金属导轨mn、pq平行固定在倾角37的绝缘斜面上，两导轨间距l1 m，导轨的电阻可忽略m、p两点间接有阻值为r的电阻一根质量m1 kg、电阻r0.2 的均匀直金属杆ab放在两导轨上，与导轨垂直且接触良好整套装置处于磁感应强度b0.5 t的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下自图示位置起，杆ab受到大小为f0.5v2(式中v为杆ab运动的速度，力f的单位为n)、方向平行导轨沿斜面向下的拉力作用，由静止开始运动，测得通过电阻r的电流随时间均匀增大g取10 m/s2，sin 370.6.(1)试判断金属杆ab在匀强磁场中做何种运动，并请写出推理过程；(2)求电阻r的阻值；(3)求金属杆ab自静止开始下滑通过位移x1 m所需的时间t.课时规范训练1.如图1所示，在一匀强磁场中有一u形导线框abcd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，r为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体杆，它可以在ab、cd上无摩擦地滑动杆ef及线框中导线的电阻都可不计开始时，给ef一个向右的初速度，则() aef将减速向右运动，但不是匀减速 bef将匀减速向右运动，最后停止cef将匀速向右运动 def将往返运动2如图2所示，匀强磁场的磁感应强度为b，方向竖直向下，在磁场中有一个边长为l的正方形刚性金属框，ab边的质量为m，电阻为r，其他三边的质量和电阻均不计cd边上装有固定的水平轴，将金属框自水平位置由静止释放，第一次转到竖直位置时，ab边的速度为v，不计一切摩擦，重力加速度为g，则在这个过程中，下列说法正确的是()a通过ab边的电流方向为ab bab边经过最低点时的速度vca、b两点间的电压逐渐变大 d金属框中产生的焦耳热为mglmv23如图3所示，两根水平放置的相互平行的金属导轨ab、cd表面光滑，处在竖直向上的匀强磁场中，金属棒pq垂直于导轨放在上面，以速度v向右匀速运动，欲使棒pq停下来，下面的措施可行的是(导轨足够长，棒pq有电阻)() a在pq右侧垂直于导轨再放上一根同样的金属棒b在pq右侧垂直于导轨再放上一根质量和电阻均比棒pq大的金属棒c将导轨的a、c两端用导线连接起来d在导轨的a、c两端用导线连接一个电容器4如图4所示，足够长的u型光滑金属导轨平面与水平面成角(090)，其中mn与pq平行且间距为l，导轨平面与磁感应强度为b的匀强磁场垂直，导轨电阻不计金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为r，当流过ab棒某一横截面的电荷量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中 ()a运动的平均速度大小为v b下滑的位移大小为c产生的焦耳热为qblv d受到的最大安培力大小为sin 5一个刚性矩形铜制线圈从高处自由下落，进入一水平的匀强磁场区域，然后穿出磁场区域继续下落，如图5所示，则()a若线圈进入磁场过程是匀速运动，则离开磁场过程也是匀速运动b若线圈进入磁场过程是加速运动，则离开磁场过程也是加速运动c若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程也是减速运动d若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程是加速运动6、如图所示，两足够长平行金属导轨固定在水平面上，匀强磁场方向垂直导轨平面向下，金属棒ab、cd与导轨构成闭合回路且都可沿导轨无摩擦滑动，两金属棒ab、cd的质量之比为21.用一沿导轨方向的恒力f水平向右拉金属棒cd，经过足够长时间以后()a金属棒ab、cd都做匀速运动 b金属棒ab上的电流方向是由b向ac金属棒cd所受安培力的大小等于2f/3 d两金属棒间距离保持不变7、光滑平行的金属导轨mn和pq，间距l1.0 m，与水平面之间的夹角30，匀强磁场磁感应强度b2.0 t，垂直于导轨平面向上，mp间接有阻值